"Dirigenten synchronisieren das Orchester im Hirn"

Interview10. April 2012, 18:48
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Die Hirnforscherin Hannah Monyer fahndet nach den Spuren des Gedächtnisses - Robert Czepel sprach mit ihr über das Lernen und Dirigenten-Neuronen, die den Rhythmus im Zellorchester vorgeben

STANDARD: Sie haben vor sechs Jahren gesagt: "Ich würde gerne wissen, wie ein neu gelerntes Gedicht im Gehirn abgespeichert wird." Kennen Sie schon die Antwort?

Monyer: Nein. Und ich weiß auch nicht, ob ich sie in zehn Jahren kennen werde, wenn ich in Pension gehe. Wir wissen zwar, was beim Lernen auf zellulärer Ebene passiert, doch wir wissen noch nicht einmal genau, wo neu Gelerntes abgespeichert wird.

STANDARD: Immerhin ist bekannt, dass der Hippocampus daran beteiligt ist.

Monyer: Ja, das weiß man seit den 1950er-Jahren. Damals hat die britische Psychologin Brenda Milner den Fall des Patienten "HM" beschrieben. Im Übrigen sind das meine Initialen - das ist fast ein Auftrag! Jedenfalls wurde HM mit Anfang 20 wegen epileptischer Anfälle der Hippocampus operativ entfernt. Dadurch verlor er die Fähigkeit, neue Gedächtnisinhalte zu speichern: kein neues Gedicht, keine neuen Wörter, nichts. Selbst die Krankenschwestern erkannte er Minuten nach dem letzten Gespräch nicht wieder. Aber die Erinnerungen an seine Kindheit waren mehr oder weniger unbeschadet.

STANDARD: Was darauf hinweist, dass am Gedächtnis noch andere Strukturen beteiligt sein müssen.

Monyer: Genau, man sah an diesem Fall, dass man zwischen Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis unterscheiden muss.

STANDARD: Wo sitzt das Langzeitgedächtnis?

Monyer: Im Schlaf passiert ein Informationstransfer zwischen dem Hippocampus und der Hirnrinde, dem Cortex, das ist unbestritten. Offen ist hingegen die Frage, ob im Hippocampus überhaupt etwas gespeichert wird.

STANDARD: Wie geht dieser Transfer vor sich?

Monyer: Im Schlaf kommt es zu einer Wiederholung der Gehirnaktivität. Wenn wir eine Maus untersuchen, können wir sie natürlich nicht fragen: " Wann hat Bismarck gelebt?" Aber wir können bei ihr mit Elektroden das räumliche Gedächtnis untersuchen. Im Hippocampus gibt es sogenannte Platzzellen, die genau dann aktiv werden, wenn die Maus an einer bestimmten Stelle in einem Labyrinth vorbeikommt. Alle diese Zellen zusammen bilden eine Orientierungskarte.

STANDARD: Wie hängt das mit dem Schlaf zusammen?

Monyer: Wenn die Maus schläft, kommt es zu einem sogenannten Replay: In der Nacht sind dieselben Platzzellen, die während des Wachzustands aktiv waren, erneut aktiv. Allerdings geht das neunmal schneller vor sich als zuvor. Diese elektrische Aktivität überträgt sich, wie Versuche zeigen, in den Cortex.

STANDARD: Das Signal pflanzt sich fort?

Monyer: Das Problem dabei ist: Es gibt im Cortex Millionen Kontaktstellen, an denen man messen könnte. Man kann die Hirnströme nur durch Methoden feststellen, die dem EEG am Menschen ähnlich sind. Erfassbar sind also nur Ensembles von Gehirnzellen, die Information ist aber in deren Synapsen gespeichert. Wie genau das vor sich geht, wissen wir nicht.

STANDARD: Was tun Sie in Ihrer Forschung, um das Mysterium des Lernens aufzuklären?

Monyer: Mich interessiert weniger das Orchester der Platzzellen als die Dirigenten. Zehn bis 20 Prozent der Zellen geben die Rhythmen vor und synchronisieren das Orchester der Zellen auf die Millisekunde genau. Dirigenten gibt es für alle Sinneswahrnehmungen, Form, Farbe, Bewegung, Riechen, Hören usw. - sowohl im Hippocampus wie in der Hirnrinde.

STANDARD: Welche Zellen sind das?

Monyer: Sie heißen Interneuronen. An sich sind diese Interneuronen in ihrer Wirkung lokal begrenzt. Wir haben kürzlich herausgefunden, dass das nicht immer stimmt: Es gibt auch Superdirigenten, die weit entfernte Hirnareale beeinflussen. Sie verbinden zum Beispiel die linke mit der rechten Hirnhälfte. Unsere Vermutung ist: Sie sorgen für eine Synchronisation in weiten Teilen des Gehirns.

STANDARD: Es gibt eine Hypothese, die besagt: Die Synchronisation verbindet bestimmte Aspekte der Wahrnehmung. Sie bewirkt zum Beispiel, dass die Röte und die Form des Apfels zum gleichen Objekt gehören. Stimmt das?

Monyer: Unsere Forschungen an der Maus sprechen sehr dafür. Wenn die Superdirigenten gestört sind, haben die Tiere starke Gedächtnisstörungen - obwohl die Orchester perfekt funktionieren.

STANDARD: Allerdings müsste man zwischen Gedächtnis und Objekterkennung unterscheiden, oder?

Monyer: Das stimmt, aber die Prinzipien sind die gleichen. Ich bin eine große Skeptikerin, doch darauf würde ich vieles wetten. Unsere Forschung zeigt jedenfalls: Die Superdirigenten synchronisieren lokale Dirigenten, es gibt eine Hierarchie im Gehirn.

STANDARD: Könnte es sein, dass sich das Prinzip nach oben hin fortsetzt - Super-Superdirigenten?

Monyer: Das ist durchaus möglich. Wenngleich man das nicht isoliert sehen darf: Die Dirigenten brauchen die anderen Zellen - und umgekehrt.

STANDARD: Francis Crick, einer der DNA-Entdecker, hat kurz vor seinem Tod die Hypothese formuliert, das Claustrum, eine unscheinbare Struktur im Endhirn, könnte für die Einheit des Bewusstseins verantwortlich sein. Ist da etwas dran?

Monyer: Aus den bisher verfügbaren Daten lässt sich das meiner Ansicht nach nicht ablesen. Das sind Glaubensfragen. (Robert Czepel, DER STANDARD, 11.4.2012)


Hannah Monyer, geb. 1957 in Groß-Lasseln, Rumänien, ist Ärztliche Direktorin der Abteilung Klinische Neurobiologie des Universitätsklinikums Heidelberg. Am 12. April hält sie am IST Austria einen Vortrag über die Rolle von Interneuronen im Gehirn.

Link
www.ist.ac.at

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    foto: uni heidelberg

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